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Ensayo de fatiga de alto ciclo (ensayo de Wöhler) según DIN 50100, ASTM E466-15, ISO 1099

Ensayo de alto ciclo (High Cycle Fatigue, HCF)

En el ensayo de fatiga (Wöhler) de alto ciclo según la norma DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099, se somete un material o componente a una carga periódica variable (cíclica). En la norma ASTM D3479 se describe el ensayo en composites. 

El ensayo de fatiga de alto ciclo HCF sirve para determinar la vida a fatiga y la resistencia a la fatiga de alto ciclo para cargas de tracción, compresión, flexión y torsión. Especialmente en componentes, se pueden determinar los puntos débiles para poder mejorarlos a través del diseño y modificaciones del material. La resistencia a la fatiga de bajo ciclo no se tiene encuentra en este ensayo. Esta se determina en el ensayo Low Cycle Fatigue (LCF).

En el ensayo de fatiga de alto ciclo, la amplitud de carga y la carga media son constantes durante el ensayo de fatiga de una sola etapa. Según la altura y la amplitud de carga, esta se puede aplicar a una frecuencia variable, antes de que se produzca el fallo de la probeta.

Ensayo de fatiga de alto ciclo según las normas DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099

En el ensayo de fatiga de alto ciclo se determinan la vida a fatiga y la resistencia a la fatiga de materiales y componentes. Para ello, se someten a carga varias probetas.

  • El ensayo de Wöhler se lleva a cabo, hasta que se produce un fallo definido de la probeta (rotura, grieta).
  • En el ensayo de Wöhler se especifica un número de ciclos (número de ciclos límite). Si una probeta alcanza dicho límite sin producirse un fallo visible, se considerará resistente o de vida infinita.

La tensión media, la tensión máxima y la tensión mínima de la carga cíclica son constantes para cualquier ensayo de fatiga de alto ciclo. En ensayos con la misma curva S-N (curva de Wöhler) se modificará la tensión media o solo el coeficiente entre tensión máxima y mínima.

Curva S-N (curva de Wöhler)

Los valores de medición de amplitud de tensión cíclica y número de ciclos determinados en varios ensayos de alto ciclo dan lugar a la curva S-N.

La curva S-N o de Wöhler nos muestra, para una determinada amplitud de carga, el máximo número de cargas alternas.

La curva S-N se divide en tres rangos:

  • Fatiga de bajo ciclo K(Low Cycle Fatigue LCF): Debido a la elevada amplitud de carga, la probeta se deforma plásticamente y se produce el fallo al cabo de pocos ciclos. El rango de fatiga de bajo ciclo no está registrado en la norma DIN 50100.
  • Fatiga de ciclo alto Z(High Cycle Fatigue HCF): Según la amplitud de carga, la probeta solo puede soportar un determinado número de ciclos.
  • Fatiga de ciclo muy alto D(Very High Cycle Fatigue VHCF): Según la amplitud de carga se producen roturas probetas de vida infinita.

Línea de fatiga de vida finita

En representación de doble logaritmo, el área de fatiga de alto ciclo en la curva N-S es prácticamente recta. Esta línea también se denomina línea de fatiga infinita.

La posición y pendiente de la recta de fatiga de bajo ciclo/ vida a fatiga dependen de numerosos factores de influencia:

  • Material
  • Geometría de la probeta
  • Tipo de solicitación
  • Condiciones de producción
  • Tratamiento térmico
  • Rugosidad de la superficie

Productos para el ensayo de alto ciclo según DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099

Para conseguir la amplitud de carga necesaria para el ensayo de fatiga de alto ciclo, se pueden utilizar diferentes máquinas de ensayos. La máquina de ensayos debe compensar las variaciones de rigidez en la probeta o en el dispositivo de ensayo.

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